Mercedes-Benz Forschungsfahrzeug F 125!
Stuttgart
13.09.2011
Karosseriekonzept: Effektiver Leichtbau durch intelligenten Materialmix
Gezielter Leichtbau wird in erheblichem Umfang zur Verbrauchssenkung zukünftiger Automobile beitragen. Auch hier gehen Mercedes-Ingenieure ganzheitlich vor und nutzen sämtliche Stellhebel, um die Autos mit dem Stern leichter und damit noch sparsamer und effizienter zu machen. Besonderes Augenmerk liegt auf der Rohbaukarosserie, die einen bedeutenden Anteil des Fahrzeuggewichts ausmacht.
In der Automobilbranche ist Mercedes-Benz bereits heute einer der größten Anwender von Aluminium. Der Erfinder des Automobils setzt jedoch ganz bewusst nicht auf nur einen bestimmten Werkstoff, sondern auf einen flexiblen und bedarfsgerechten Materialmix aus unterschiedlichen Metallen und Kunststoffen. Die Mercedes-Kompetenz auf diesem Gebiet unterstreicht die hohe Anzahl von Patenterstanmeldungen in den Bereichen Produktionstechnik und neue Materialien. 14 Prozent aller Neuentwicklungen entfallen auf Leichtbau-Materialien und Produktionsverfahren, zum Beispiel für CFK sowie auf umweltfreundliche Herstellungsprozesse. Die CFK-Technologie hat längst in vielen Bereichen der Serienfertigung Einzug gehalten. Kohlestofffaserverstärkte Kunststoffe setzt Mercedes-Benz heute in verschiedenen Produkten ein - von Bus über den Unimog bis hin zu AMG-Fahrzeugen.
CFK-Verbundwerkstoff, Aluminium und hochfeste Stähle
Mit einer exakt auf die jeweilige Anforderung abgestimmten Kombination aus faserverstärkten Kunststoffen (FVK) mit einem hohen Anteil von Karbonfaser (CFK), Leichtmetallen und hochfesten Stählen sowie Hybridmaterialien, demonstriert der F 125! eindrucksvoll die Bandbreite der Anwendungsmöglichkeiten. Den Leichtbau-Experten von Mercedes-Benz ist es gelungen, das Rohbaugewicht beim Forschungsfahrzeug durch die CFK-intensive Bauweise auf rund 250 Kilogramm zu reduzieren - etwa 40 Prozent weniger als bei einem vergleichbaren Serienfahrzeug aus aktueller Produktion.
Gleichzeitig konnte das Sicherheitsniveau noch einmal deutlich verbessert werden. So ist beispielsweise die selbsttragende Konstruktion der Flügeltüren in CFK-Monocoque-Bauweise ausgeführt, wobei das Material je nach Anforderung in vier bis 16 Lagen verarbeitet wurde. Zusätzlich ist dieses Bauteil mit einem crashaktiven Schutzsystem PRE-SAFE® Structure ausgestattet. Der flächig ausgeführte Seitenaufprallschutz wird ähnlich wie ein Airbag sensorgesteuert „aufgeblasen“ und ergänzt so die Crashperformance beim Seitencrash. Das erstmals im Mercedes-Benz Experimental-Sicherheits-Fahrzeug ESF 2009 vorgestellte Schutzsystem sorgt so dafür, dass das Volumen im Aufprallbereich vergrößert und der Verformungsweg verlängert wird. Auf diese Weise wird der Energieabbau verbessert, ohne dass beim Design Kompromisse nötig sind.
Dank konsequenter Leichtbauweise der Türen kommen deren Aufhängungen ohne sichtbare Gasdruckfedern oder optisch störende Scharniere mit langen Hebelarmen aus. Geöffnet und geschlossen werden die Flügeltüren stattdessen mithilfe von vollständig ins Dach integrierten elektro-hydraulischen Stellelementen, die von ebenfalls verdeckt platzierten Gasdruckfedern unterstützt werden. Vollständig aus CFK bestehen die vorderen und hinteren Längsträger des F 125!, was gegenüber einer reinen Stahlbauweise eine etwa fünfmal höhere spezifische Energieaufnahme ermöglicht.
Intelligenter CFK-Einsatz mit Fokus auf sicherheitsrelevante Bereiche
Die vordere Biege- und Tragestruktur ist als Last tragende Montageeinheit in CFK-Sandwich-Hybridbauweise ausgeführt. Die Einstiegsschweller, das Heck sowie die Kofferraum-Schublade des F 125! sind in Sichtkarbon gefertigt. Auch die Sitzstruktur besteht überwiegend aus CFK, was bei äußerst geringem Gewicht die Integration des Sicherheitsgurtes in den Sitz ermöglicht.
Bei der Bodengruppe – die den Strukturintegrierten Wasserstoff-Verbundspeicher aufnimmt – werden dagegen überwiegend hochfeste Stähle sowie Aluminium in Kombination mit faserverstärkten Kunststoffen verwendet. Bei den A-Säulen kommt eine bionisch optimierte Metall-/Kunststoff-Hybridbauweise zum Einsatz. Beim vorderen Lastpfad, der die Stirnwand und die Bodengruppe im Bereich der Mittelkonsole verbindet, nutzen die Ingenieure ein hochsteifes Sandwich-Wabenmaterial.
Beispielloser Einstiegs- und Sitzkomfort gepaart mit Coupé-Feeling
Die über die gesamte Fahrzeugbreite öffnenden Türen erlauben in Kombination mit dem extrem langen Radstand von 3.333 mm beispiellos komfortables Ein- und Aussteigen. Zum Vergleich: Die aktuelle S-Klasse mit langem Radstand kommt auf 3.165 mm. Weil die Seitenfenster zusätzlich in einem Stück vollständig versenkbar sind, bietet der F 125! so nicht nur ein überaus üppiges Platzangebot, sondern auch den Fahrspaß eines klassischen Coupés.
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